Карбид кремния (SiC) представляет собой керамический материал, который часто выращивают в виде монокристалла для полупроводниковых приложений. Благодаря присущим ему свойствам материала и росту монокристаллов он является одним из самых прочных полупроводниковых материалов на рынке. Эта долговечность выходит далеко за рамки его электрических функций.
Физическая стойкость
Физическая долговечность карбида кремния лучше всего проиллюстрирована на примере его неэлектронных применений: наждачной бумаги, экструзионных штампов, пластин пуленепробиваемых жилетов, высокоэффективных тормозных дисков и воспламенителей пламени. SiC царапает объект, а не сам. При использовании в высокопроизводительных тормозных дисках их устойчивость к длительному износу в суровых условиях подвергается испытанию. Для использования в качестве пластины бронежилета карбид кремния должен обладать как высокой физической, так и ударной вязкостью.
Химическая и электрическая стойкость
SiC известен своей химической инертностью; на него не действуют даже самые агрессивные химические вещества, такие как щелочи и расплавленные соли, даже при воздействии температур до 800 °C. Благодаря своей устойчивости к химическому воздействию карбид кремния не вызывает коррозии и может выдерживать суровые условия, включая воздействие влажного воздуха, соленой воды и различных химических веществ.
Из-за большой ширины запрещенной зоны SiC обладает высокой устойчивостью к электромагнитным помехам и разрушительному воздействию радиации. SiC также более устойчив к повреждениям при более высоких уровнях мощности, чем Si.
Стойкость к тепловому удару
Еще одной важной характеристикой является устойчивость карбида кремния к термическому удару. Когда объект подвергается воздействию экстремального температурного градиента, возникает тепловой удар (т. е. когда разные части объекта находятся при значительно разных температурах). В результате этого температурного градиента скорость расширения или сжатия будет различаться между различными участками. Термический удар может вызвать разрушение хрупких материалов, но SiC очень устойчив к этим воздействиям. Термостойкость SiC является результатом его высокой теплопроводности (350 Вт/м/К для монокристалла) и низкого теплового расширения по сравнению с подавляющим большинством полупроводниковых материалов.
Электроника SiC (например, МОП-транзисторы и диоды Шоттки) используется в приложениях с агрессивными средами, таких как гибридные и электромобили, из-за их долговечности. Это отличный материал для использования в полупроводниковых приложениях, требующих прочности и надежности из-за его физической, химической и электрической устойчивости.
